第8单元 金属和金属材料知识点
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第8单元金属和金属材料知识点考点1 金属材料1.金属材料:包括纯金属(纯净物)和合金(混合物)2.金属物理性质:(1)常温下为固体(特殊:汞为液体),有金属光泽,密度较大,熔点较高。
(2)大多数金属呈银白色,特殊:铜紫红色,金金黄色,铁粉黑色(铁片为银白色)。
(3)大多数金属具有优良的导电性、导热性,有延展性(延:拉成丝;展:压成片)。
3.金属之最:(1)铝:地壳中含量最多的金属元素(2)钙:人体中含量最多的金属元素(3)铁:目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)(4)银:导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)(5)铬:硬度最高的金属(6)钨:熔点最高的金属(7)汞:熔点最低的金属(8)锇:密度最大的金属(9)锂:密度最小的金属4.金属的用途:(性质和用途要对应)物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。
(1)性质决定用途铜、铝具有导电性→电线;钨熔点高→灯丝;铬硬度大→做镀层金属;铁硬度大→菜刀、镰刀、锤子等;(2)生活中应用的金属干电池外皮→锌/锰;“银粉”→铝;水银温度计→汞;“锡箔”纸→铝或锡;保温瓶内胆→银考点2 合金1.概念:在金属中加热融合某些金属或非金属,制得具有金属特征的合金。
①合金是混合物①形成合金的过程是物理变化①合金各成分的化学性质不变2.合金的优点:合金和组成其的纯金属相比较,硬度一般更大,熔点一般更低,抗腐蚀性更好。
合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量2%~4.3%含碳量0.03%~2%铜锌铜锡铅锡合金钛镍合金备注铁的合金主要含Fe、C,区别主要是含碳量不同紫铜是纯铜熔点低焊接金属与人体有很好的相容性,可用于制造人造骨具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线注意:①“百炼成钢”的原理是降低含碳量,通入纯氧的目的是使生铁中的碳充分反应。
C+O2CO2考点3 置换反应1.定义:由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应A+BC→AC+B2.置换反应类型:①金属+酸→金属化合物+H2①金属+金属化合物→另一金属+另一金属化合物①C+金属氧化物→金属单质+CO2①H2+金属氧化物→金属单质+H2O(注意:CO+金属氧化物→金属单质+CO2该反应不属于基本反应)化合反应:多变一CO2+H2O = H2CO33.化学反应基本类型分解反应:一变多H2CO3 = CO2↑+H2O置换反应:单化生化单 C + 2CuO2Cu+CO2↑复分解反应:考点4 金属的化学性质1.金属与氧气的反应金属+氧气→金属氧化物(化合反应)相互刻画,纯金属上有划痕镁铝铁铜2Mg+O2 = 2MgO4Al+3O2 = 2Al2O33Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO常温下表面形成氧化膜常温下表面形成氧化膜铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体紫红色的铜丝加热后变黑*通过金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断金属的活动性。
铝具有很好的抗腐蚀性能原因:铝与空气中氧气反应,表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化。
2.金属与酸的反应金属+酸→盐+H2↑(置换反应) 反应条件:金属活动性排在H前注意:实验前用砂纸打磨金属,除去镁、铁等金属表面的氧化膜,便于金属与酸接触反应。
+稀盐酸+稀硫酸镁锌铁现象固体逐渐溶解,产生大量气泡固体逐渐溶解,产生较多气泡固体逐渐溶解,无色溶液变为浅绿色,产生少量气泡方程式Mg+2HCl = MgCl2+H2↑Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类:活泼金属和不活泼金属;*通过金属与酸能否反应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性。
镁>锌>铁>铜(不反应)铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中,铁化合价为+2价。
含有Fe2+的溶液为浅绿色3.金属与金属化合物的反应金属+盐→新盐+新金属(置换反应)反应条件:参加反应的金属活动性必须强于盐中金属的活动性(K、Ca、Na除外),且盐必须可溶实验铁钉+硫酸铜溶液铝丝+硫酸铜溶液铜丝+硝酸银溶液现象铁表面有红色固体产生,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。
铝表面有红色固体产生,溶液由蓝色逐渐变为无色。
铜表面有银白色固体产生,溶液由无色逐渐变为蓝色。
化学方程式Fe+CuSO4 =Cu+FeSO42Al+3CuSO4 =Al2(SO4)3 +3Cu Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu(NO3)2活动性比较铁>铜铝>铜铜>银*通过金属与金属化合物溶液是否反应判断金属的活动性。
总结:比较金属活动性的方法:考点5 金属活动性1.常见金属在溶液中的活动性顺序:(巧记:捡个大美女;身体细纤轻;总共一百斤)钾钙钠镁铝锌铁锡铅(氢) 铜汞银铂金K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au(1)判断不同金属的活动性强弱:金属的位置越靠前,活动性越强。
(2)判断金属能否与酸反应:位于氢之前的金属能置换出稀盐酸、稀硫酸中的氢元素。
(3)判断金属能否与金属化合物溶液反应:位于前面的金属能把位于后面的金属从其化合物的溶液里置换出来。
*金属化合物必须溶于水;AgCl不溶于水,不能用于和金属发生置换反应;*K、Ca、Na太活泼,常温下和水反应,不能置换出金属化合物中的金属。
考点6 金属活动性顺序的应用类型1 金属活动性顺序的判断分析:注意金属与酸反应时作对比实验要控制变量(如酸种类、浓度、体积;金属的形状、接触面积;温度等)例1.有甲、乙、丙、丁四种颗粒大小相同的金属,分别投入等质量等浓度的稀硫酸中,乙、丙表面有气泡产生,且丙产生气泡较快;再将甲投入含丁化合物的溶液中,甲的表面有丁析出,则这四种金属活动性顺序为( ) A.甲>乙>丙>丁B.丙>乙>甲>丁C.丙>乙>丁>甲D.丁>甲>乙>丙例2.有X、Y、Z三种金属,把X、Z分别投入稀硫酸中,只有Z表面产生气泡,把X投入Y的盐溶液中,X 表面有Y析出。
下列判断错误的是()A. 金属活动性顺序是:Z﹥X﹥YB. X、Y、Z可能依次是:Fe、Cu、AgC. Y投入Z的盐溶液中,无Z析出D. X、Y、Z可能依次是:Cu、Hg、Zn类型2 金属活动性的判断实验设计待比较金属Zn、Fe Fe、Cu Cu、Ag活动性比较Zn>Fe>H Fe>H>Cu H>Cu>Ag金属+酸稀盐酸或稀硫酸将打磨过的铁和锌分别放入等质量等浓度的同种酸比较反应的剧烈程度将打磨过的铁和铜分别放入等质量等浓度的同种酸比较能否反应均不与酸反应不能证明金属单质+化合物溶液方案:前金属+后溶液,能置换Zn+FeCl2=ZnCl2+Fe操作:将打磨过的锌条放入氯化亚铁溶液中,观察到有银白色金属析出方案:前金属+后溶液,能置换Fe+CuCl2=FeCl2+Cu操作:将打磨过的铁丝放入氯化亚铜溶液中,观察到有紫红色金属析出方案:前金属+后溶液,能置换Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag操作:将铜丝放入硝酸银溶液中,观察到有银白色金属析出方案:后金属+前溶液,不置换Fe+ZnSO4 X操作:将打磨过的锌条放入氯化亚铁溶液中,无明显现象方案:后金属+前溶液,不置换Cu+FeSO4 X操作:将铜片放入硫酸亚铁溶液中,无明显现象方案:后金属+前溶液,不置换Ag+Cu(NO3)2X操作:将银丝放入硝酸铜溶液中,无明显现象待比较金属Fe、Cu、Ag活动性:Fe>H>Cu>Ag方案1:前金属+后溶液方案:①证明Fe>Cu: Fe+Cu(NO3)2能置换①证明Cu>Ag: Cu+AgNO3能置换药品:打磨过的铁丝、铜丝,硝酸铜溶液、硝酸银溶液(4种)操作:将打磨过的铁丝放入硝酸铜溶液中,铁丝上有红色固体析出;将铜丝放入硝酸银溶液中,铜丝表面出现银白色固体。
方案2:后金属+前溶液方案:①证明Ag<Cu: Ag+Cu(NO3)2 不置换①证明Cu<Fe:Cu+Fe(NO3)2不置换药品:打磨过的银丝、铜丝,硝酸铜溶液、硝酸亚铁溶液(4种)操作:将打磨过的银丝放入硝酸铜溶液中,无明显现象;将铜丝放入硝酸亚铁溶液中,无明显现象。
方案3:两边金属+中间溶液方案:①证明Fe>Cu: Fe+Cu(NO3)2能置换①证明Ag<Cu: Ag+Cu(NO3)2不置换药品:打磨过的铁丝、银丝,硝酸铜溶液(3种)操作:将打磨过的铁丝放入硝酸铜溶液中,铁丝上有红色固体析出;将银丝放入硝酸铜溶液中,无明显现象。
方案4:中间金属+两边溶液方案:①证明Cu<Fe:Cu+Fe(NO3)2不置换①证明Cu>Ag: Cu+AgNO3能置换药品:打磨过的铜丝,硝酸亚铁溶液、硝酸银溶液(3种)操作:将打磨过的铜丝放入硝酸亚铁溶液中,无明显现象;将铜丝放入硝酸银溶液中,铜丝表面出现银白色固体。
【猜想和假设】根据所学知识,猜想三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系:猜想一:Cr Al Cu 猜想二:Al Cr Cu 猜想三:___________。
【实验和探究】(1)小王的实验:取大小相同的铝、铬、铜三种金属片(均用砂纸打磨光亮)进行如下实验:实验步骤实验现象解释与结论分别取3支试管,向其中加入相同_______、相同浓度的稀硫酸,然后将铝、铬、铜三种金属分别插入三支试管中铝片表面产生的气泡较快;铬片表面产生气泡较缓慢,溶液变蓝色;铜片无明显现象猜想________成立;铬与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液,该反应的化学方程式为__________________________________(2)小张的实验:只选用了三种药品进行实验,也得出了三种金属在金属活动顺序中的相对位置关系,则他选用的三种药品可能是____________________________________________。
(3)由上述实验得出比较金属活动性强弱的方法是:____________________________________________________。
类型3 鉴别和除杂例1:鉴别黄铜(铜锌合金)和黄金实验方案现象可能涉及的化学方程式①用火灼烧若变黑则为黄铜;若无明显现象为黄金2Cu+O22CuO①加入稀盐酸若产生气泡则为黄铜;若无明显现象为黄金Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑①加入硫酸铜溶液若出现红色固体为黄铜;若无明显现象为黄金Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4例2:除去金属中杂质金属或金属化合物溶液中的金属化合物(除杂的要求:不增,不减,易分离,易恢复原状)混合物方法有关化学方程式Cu(Zn)①加入足量稀盐酸,过滤、洗涤、干燥Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑①加入足量硫酸铜溶液,过滤、洗涤、干燥Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4FeSO4(CuSO4)加入足量铁粉,过滤Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4类型4 滤渣、滤液成分的判断1.一种金属和一种盐溶液反应后滤渣、滤液成分的判断金属A的活泼性强于B,将金属A投入金属B的盐溶液中,滤渣滤液成分的情况分析如下:A不足A恰好反应A过量滤渣B B B、A滤液A盐、B盐A盐A盐2.多种金属与一种金属的盐溶液反应*两种金属(活动性强于金属化合物中金属)同时放入某金属化合物溶液中,活动性强的金属单质先反应*例:Zn和Fe同时放入CuSO4溶液中,活泼性:Zn>Fe>Cu①Zn和CuSO4先反应:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu ①Fe和CuSO4后反应:Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4充分反应后,过滤,滤渣和滤液的成分分析如下:CuSO4的量滤渣滤液①CuSO4少量,Zn有剩,Fe未反应Cu、Zn、Fe ZnSO4①Zn和CuSO4恰好反应,Fe未反应Cu、Fe ZnSO4①Zn反应完,Fe和CuSO4部分反应Cu、Fe ZnSO4、FeSO4①Fe和CuSO4恰好反应Cu ZnSO4、FeSO4①Zn、Fe均反应完,CuSO4有剩余Cu ZnSO4、FeSO4、CuSO43.一种金属和多种金属的盐溶液反应*一种金属(活动性强于金属化合物中金属)放入两种金属化合物混合溶液中,活动性弱的金属化合物先反应*例2:一定量的Fe粉投入Cu(NO3)2和AgNO3混合溶液中,活动性:Fe>Cu>Ag①Fe和AgNO3先反应,Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag①Fe和Cu(NO3)2后反应,Fe+Cu(NO3)2=Fe(NO3)2+Cu充分反应后,过滤,滤渣和滤液的成分分析如下:加入铁的量滤渣滤液①AgNO3部分反应,Cu(NO3)2未反应Ag Fe(NO3)2、AgNO3、Cu(NO3)2①AgNO3恰好反应完,Cu(NO3)2未反应Ag Fe(NO3)2、Cu(NO3)2①AgNO3反应完,Cu(NO3)2部分反应Ag、Cu Fe(NO3)2、Cu(NO3)2①AgNO3反应完、Cu(NO3)2恰好反应完Ag、Cu Fe(NO3)2①AgNO3、Cu(NO3)2都反应完,Fe有剩Ag、Cu、Fe Fe(NO3)2例1.在CuCl2和ZnCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后过滤,所得滤渣与盐酸反应放出气体。